CN116154335B - 一种电池应用管理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种电池应用管理方法和系统，其中电池应用管理方法包括如下步骤：步骤S1：设定参数，确定充电设备的状态；步骤S2：监测电池组内各电池芯的电压，并据此进行标记；步骤S3：将高电池芯Dg的当前电量与临界电量进行比对，并据此调整高支路阻抗Rg，确定高电池芯支路Zg的状态；步骤S4：将高电池芯Dg的电压与电池芯Dn的电压逐一进行比对，分别得到一电压差值△Un；步骤S5：基于容许差值、调整后的高支路阻抗Rg、电压差值△Un，调整支路阻抗Rn并确定电池芯支路Zn的状态；步骤S6：基于充电设备的状态、高电池芯支路Zg的状态、电池芯支路Zn的状态选择充电设备充电。

Description

一种电池应用管理方法和系统

技术领域

本发明涉及一种应用管理方法，具体的为管理电池组的充电过程的一种电池应用管理方法和系统。

背景技术

为了保持电池的容量，现有的电池组多采用多电池芯并联方式。通过采用多电池芯并联方式可以提高电池的整体容量，但是在充电过程中，由于电池芯间的容量差异和不同电池芯间的阻抗差异，使得充电时不同电池芯之间产生压差；而且随着充电时间的不断增加，压差会逐渐增大，这会有的电池芯充满时，有的电池芯还没充满，不仅会造成了电池容量的浪费，而且还容易损坏电池组。因此，需要一种电池应用管理方法和系统，系统依靠管理方法来控制充电过程中各电池芯之间的压差，尽可能确保各电池芯电压之间的均衡，使压差在合理的范围内。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种电池应用管理方法和系统，监测各电池芯之间的压差，并通过调整阻抗来调整各电池芯的充电效率，以此来保证各电池芯之间的压差处于合理的范围之内。

本发明一种电池应用管理方法，用于使电池组内的各电池芯在充电过程中保持均衡状态，包括如下步骤：

步骤S1：设定参数，确定充电设备的状态；

其中，参数包括临界电量、容许差值、最大阻抗值；充电设备包括新能源设备和市电设备；新能源设备包括太阳能设备和风能设备；

步骤S2：监测电池组内各电池芯支路上电池芯的电压，并据此进行标记；

其中，电压最高的电池芯标记为高电池芯Dg，高电池芯Dg所在的电池芯支路标记为高电池芯支路Zg，高电池芯支路Zg的支路阻抗标记为高支路阻抗Rg；余下的电池芯支路按照从大到小的顺序标记为电池芯支路Zn；电池芯支路Zn对应的支路阻抗标记为支路阻抗Rn，对应的电池芯标记为电池芯Dn；

步骤S3：将高电池芯Dg的当前电量与临界电量进行比对，并据此调整高支路阻抗Rg，并确定高电池芯支路Zg的状态；

步骤S4：将高电池芯Dg的电压与电池芯Dn的电压逐一进行比对，分别得到一电压差值△Un；

步骤S5：基于步骤S1中的容许差值、步骤S3中调整后的高支路阻抗Rg、步骤S4中的电压差值△Un，调整支路阻抗Rn并确定电池芯支路Zn的状态；

步骤S6：基于充电设备的状态、高电池芯支路Zg的状态、电池芯支路Zn的状态选择充电设备进行充电。

本发明的进一步改进在于，在步骤S3中，若高电池芯Dg的当前电量小于临界电量，则高支路阻抗Rg保持不变；若高电池芯Dg的当前电量大于等于临界电量，则高支路阻抗Rg逐渐调整至最大阻抗值，记录高支路阻抗Rg的变化值。

本发明的进一步改进在于，步骤S5包括以下步骤：

步骤S51：判断电压差值△Un是否在容许差值范围内；

步骤S52：若电压差值△Un在容许差值范围内，则依据高支路阻抗Rg的变化值直接调整对应的支路阻抗Rn；

步骤S53：若电压差值△Un不在容许差值范围内，则依据高支路阻抗Rg的变化值以及一阻抗调节系数Kn来调整支路阻抗Rn。

本发明的进一步改进在于，在步骤S53中，阻抗调节系数Kn是由电压差值△Un输入一比例控制器中得到的，电压差值△Un越大，对应的阻抗调节系数Kn越大。

本发明的进一步改进在于，所述容许差值范围为0.15V-0.25V。

本发明的进一步改进在于，步骤S6包括如下步骤：

步骤S61：基于高电池芯支路Zg的状态和电池芯支路Zn的状态判断当前电池组所需的充电参数；

步骤S62：基于充电设备的状态确定新能源设备的给电参数；新能源设备包括太阳能设备和风能设备；

步骤S63：判断太阳能设备的给电参数、风能设备的给电参数是否满足充电参数；

若太阳能设备的给电参数满足充电参数，则选择太阳能设备供电；

若风能设备的给电参数满足充电参数，则选择风能设备供电；

若太阳能设备的给电参数、风能的给电参数均不满足充电参数，则选择市电设备供电；

若太阳能设备的给电参数、风能的给电参数均满足充电参数，则选择太阳能设备供电。

本发明一种电池应用管理系统，所述电池应用管理系统用于执行所述的电池应用管理方法，包括参数设定模块、电池组、充电模块、监测模块、标记模块、调整模块、控制模块；

参数设定模块，用于设定参数；参数包括电池组的临界电量、容许差值、最大阻抗值；

电池组，包括若干个并联的电池芯支路；每个电池芯支路包括一电池芯及一支路阻抗，电池芯和支路阻抗串接；

充电模块，包括充电设备，与电池组连接，用于给电池组充电；

监测模块，用于分别确定电池组以及充电设备的状态；

标记模块，根据监测模块监测到的电池组的状态对电池组进行动态的标记；

调整模块，用于调整各电池芯支路的支路阻抗；

控制模块，分别与参数设定模块、电池组、充电模块、监测模块、标记模块、调整模块通信连接。

本发明的进一步改进在于，充电模块包括充电选择器；充电选择器分别与充电设备连接；充电选择器再通过一主回路与电池组连接；充电选择器选择充电设备，给电池组充电；

充电设备包括太阳能设备、风能设备和市电设备；其中太阳能设备和风能设备为新能源设备；

充电选择器包括比较模块和接收模块；

接收模块接收充电设备的状态以及电池组的状态，并通过比较模块进行比较并从充电设备中选择一个进行充电。

本发明的有益效果：

本发明的电池应用管理系统，系统中各模块作为硬件支持，再对照管理方法，可检测各电池芯与高电池芯的压差，并通过压差来调控电池芯对应的阻抗，来调整各电池芯的充电效率，以此来达到调控压差的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种电池应用管理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明的目的是提供一种电池应用管理方法和系统，监测各电池芯之间的压差，并通过调整阻抗来调整各电池芯的充电效率，以此来保证各电池芯之间的压差处于合理的范围之内。

本发明的一种电池应用管理系统，包括参数设定模块、电池组、充电模块、监测模块、标记模块、调整模块、控制模块。

参数设定模块，用于设定参数；参数包括临界电量、容许差值、最大阻抗值。电池组，包括若干个并联的电池芯支路；每个电池芯支路包括一电池芯及一支路阻抗，同一电池芯支路上的电池芯和支路阻抗串接。充电模块，包括充电设备，与电池组连接，用于给电池组充电。监测模块，用于分别确定电池组以及充电设备的状态。标记模块，根据监测模块监测到的电池组的状态对电池组进行动态的标记。调整模块，用于调整各电池芯支路的支路阻抗。控制模块，分别与参数设定模块、电池组、充电模块、监测模块、标记模块、调整模块通讯连接，用于控制上述模块按照上述方法进行运作。

具体的，充电模块包括充电选择器；充电设备与充电选择器连接；充电选择器再通过一主回路与电池组连接；充电选择器选择充电设备，给电池组充电。

充电设备包括太阳能设备、风能设备和市电设备；其中太阳能设备和风能设备为新能源设备；充电选择器包括比较模块和接收模块；

接收模块接收充电设备的状态以及电池组的状态，并通过比较模块进行比较并从充电设备中选择一个进行充电。

本发明的电池应用管理系统是用来执行电池应用管理方法的。

本发明一种电池应用管理方法,用于使电池组内的各电池芯在充电过程中保持均衡的状态，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S1：设定参数，确定充电设备的状态；

参数包括电池组的临界电量、容许差值、最大阻抗值。

容许差值范围为0.15V-0.25V，容许差值是指两个电池芯之间最大电压差。本发明的电池应用给管理方法正是在充电过程中，通过对阻抗的调整确保两个电池芯之间的电压的差值在容许差值之内。

充电设备是用来给电池组充电用的。充电设备包括新能源设备和市电设备。在本实施例中，新能源设备有风能设备和太阳能设备。

临界电量是指当电池芯的充电量达到一定值时，为尽可能延长电池芯的使用，会降低功率，使电池芯的充电时间更长，而临界电量就是这一值。比如当达到电池芯容量的80%时，来降低充电速率。降低充电速率可以通过调整阻抗来实现。

步骤S2：监测模块监测电池组内各电池芯支路上电池芯的电压，并据此进行标记；

其中，电压最高的电池芯标记为高电池芯Dg，高电池芯Dg所在的电池芯支路标记为高电池芯支路Zg，高电池芯支路Zg的支路阻抗标记为高支路阻抗Rg；余下的电池芯支路按照从大到小的顺序标记为电池芯支路Zn，其中n指的是按照从大到小的顺序标记的第几条，电池芯支路Zn对应的支路阻抗标记为支路阻抗Rn，对应的电池芯标记为电池芯Dn。其中，n为去掉高电池芯支路之后，剩余的电池芯支路的数量。

比如去掉高电池芯支路Zg，还剩3条电池芯支路，那么n就为3，对应的，电池芯支路Zn分别为电池芯支路Z1、电池芯支路Z2、电池芯支路Z3。

支路阻抗Rn分别为支路阻抗R1、支路阻抗R2、支路阻抗R3；电池芯Dn分别为电池芯D1、电池芯D2、电池芯D3。

步骤S3：将高电池芯Dg的当前电量与临界电量进行比对，并据此调整高支路阻抗Rg，并确定高电池芯支路Zg的状态。

在步骤S3中，若高电池芯Dg的当前电量小于临界电量，则高支路阻抗Rg保持不变。因为还未达到临界电量故需要保持一个高充电速率。

若高电池芯Dg的当前电量大于等于临界电量，则高支路阻抗Rg逐渐变大，直至达到最大阻抗值，记录高支路阻抗Rg的变化值，降低对高电池芯Dg的充电速率。需要注意的是，为保证整个电池组的安全，即使是高电池芯Dg的当前电量大于等于临界电量，而电池芯支路Zn的电池芯Dn均未达到临界电量，也降低对电池芯Dn的充电速率。

步骤S4：将高电池芯Dg的电压与电池芯Dn的电压逐一进行比对，分别得到一电压差值△Un。

步骤S5：基于步骤S1中的容许差值、步骤S3中调整后的高支路阻抗Rg、步骤S4中的电压差值△Un ，调整支路阻抗Rn并确定电池芯支路Zn的状态。

具体的，步骤S51：判断电压差值△Un是否在容许差值范围内；

步骤S52：若电压差值△Un在容许差值范围内，则依据高支路阻抗Rg的变化值直接调整对应的支路阻抗Rn；

步骤S53：若电压差值△Un不在容许差值范围内，则依据高支路阻抗Rg的变化值以及阻抗调节系数Kn来调整支路阻抗Rn。

阻抗调节系数Kn是由电压差值△Un输入一比例控制器中得到的，电压差值△Un越大，对应的阻抗调节系数Kn越大。电压差值△Un越大的，对阻抗的调整就越大，这样快速将电压差值△Un缩小到容许差值的范围内。

步骤S6：基于充电设备的状态、高电池芯支路Zg的状态、电池芯支路Zn的状态选择充电设备进行充电。

具体的步骤如下，步骤S61：基于高电池芯支路Zg的状态和电池芯支路Zn的状态判断当前整个电池组所需的充电参数；

步骤S62：基于充电设备的状态确定新能源设备的给电参数；新能源设备包括太阳能设备和风能设备；即，分别确定太阳能设备的给电参数和风能设备的给电参数。

步骤S63：判断太阳能设备的给电参数、风能设备的给电参数是否满足充电参数。

若太阳能设备的给电参数满足充电参数，则选择太阳能设备供电；

若风能设备的给电参数满足充电参数，则选择风能设备供电；

若太阳能设备的给电参数、风能的给电参数均不满足充电参数，则选择市电设备供电；

若太阳能设备的给电参数、风能的给电参数均满足充电参数，则优先选择太阳能设备供电。

充电参数是指当前电池组充电所需的充电条件（电压、功率等）。给电参数是指当前新能源设备所能提供的给电条件。当给电参数大于充电参数时，则可正常给电池组充电。

这个过程是选择充电设备的过程，是为了有效的利用新能源设备。当新能源设备满足电池组所需的充电参数时，优选选择新能源设备。

比如当白天光照足够时，太阳能设备的给电参数满足所需的充电参数，而风力不够时，则选择太阳能设备。当夜晚风力较大时，风能设备的给电参数满足所需的充电参数，而阳光不够时，可以选择风能设备。

一个具体的实施例：一个电池组共有4个电池芯支路。

步骤S1：设定临界电量、容许差值、最大阻抗值这三个参数，再确定一下充电设备的状态。临界电量为达到该电池芯总电量的80%。容许差值为0.2V。

步骤S2：监测电池组内各电池芯支路上电池芯的电压，据此进行标记。

标记过程如下，4个电池芯支路中，电压最高的为高电池芯支路Zg。剩下的3个电池芯支路Zn根据电压由高到低排序，分别为电池芯支路Z1、电池芯支路Z2、电池芯支路Z3。

高电池芯支路Zg对应高电池芯Dg、支路阻抗Rg。电池芯支路Z1对应电池芯D1、支路阻抗R1。电池芯支路Z2对应电池芯D2、支路阻抗R2。电池芯支路Z3对应电池芯D3、支路阻抗R3。

步骤S3：将高电池芯Dg的当前电量与临界电量进行比对，并据此调整高支路阻抗Rg，并确定高电池芯支路Zg的状态。

若高电池芯Dg的当前电量（50%）小于临界电量（80%），则高支路阻抗Rg保持不变；若高电池芯Dg的当前电量（81%）大于等于临界电量（80%），则高支路阻抗Rg逐渐变大，直至达到最大阻抗值，记录高支路阻抗Rg的变化值。

步骤S4：将高电池芯Dg的电压与电池芯D1、电池芯D2、电池芯D3的电压分别进行比对，分别得到一电压差值△U1=0.1V、△U2=0.3V、△U3=0.4V；

步骤S5：分别判断△U1、△U2、△U3，是否在容许差值（0.2V）的范围内；△U1在容许差值（0.2V）范围内，则只需根据高支路阻抗Rg的变化值做相应改变即可，若高支路阻抗Rg没变，则支路阻抗R1不变。△U2不在容许差值（0.2V）范围内，则根据高支路阻抗Rg的变化值以及阻抗调节系数K2来调整支路阻抗R2。△U3不在容许差值（0.2V）范围内，则根据高支路阻抗Rg的变化值以及阻抗调节系数K3来调整支路阻抗R3。电压差值△U3大于电压差值△U2，则电池芯支路Z3对应的阻抗调节系数K3大于电池芯支路Z2对应的阻抗调节系数K2。这样可以尽快的缩小电池芯支路Z3与高电池芯支路Zg的电压差值。

步骤S6：基于充电设备的状态、高电池芯支路Zg的状态、电池芯支路Zn的状态选择充电设备进行充电。

根据高电池芯支路Zg、电池芯支路Z1、电池芯支路Z2、电池芯支路Z3的状态，确定整个电池组所需的充电参数。然后将充电参数与充电设备的给电参数进行比较，选择合适的充电设备。

步骤S6包括如下步骤：

步骤S61：基于高电池芯支路Zg的状态和电池芯支路Zn的状态判断当前电池组所需的充电参数；

步骤S62：基于充电设备的状态确定新能源设备的给电参数；新能源设备包括太阳能设备和风能设备；

步骤S63：判断太阳能设备的给电参数、风能设备的给电参数是否满足充电参数；

若太阳能设备的给电参数满足充电参数，则选择太阳能设备供电；

若风能设备的给电参数满足充电参数，则选择风能设备供电；

若太阳能设备的给电参数、风能的给电参数均不满足充电参数，则选择市电设备供电；

若太阳能设备的给电参数、风能的给电参数均满足充电参数，则选择太阳能设备供电。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种电池应用管理方法，用于使电池组内的各电池芯在充电过程中保持均衡状态，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：设定参数，确定充电设备的状态；

其中，参数包括临界电量、容许差值、最大阻抗值；充电设备包括新能源设备和市电设备；新能源设备包括太阳能设备和风能设备；

步骤S2：监测电池组内各电池芯支路上电池芯的电压，并据此进行标记；

其中，电压最高的电池芯标记为高电池芯Dg，高电池芯Dg所在的电池芯支路标记为高电池芯支路Zg，高电池芯支路Zg的支路阻抗标记为高支路阻抗Rg；余下的电池芯支路按照从大到小的顺序标记为电池芯支路Zn；电池芯支路Zn对应的支路阻抗标记为支路阻抗Rn，对应的电池芯标记为电池芯Dn；

步骤S3：将高电池芯Dg的当前电量与临界电量进行比对，并据此调整高支路阻抗Rg，并确定高电池芯支路Zg的状态；

若高电池芯Dg的当前电量小于临界电量，则高支路阻抗Rg保持不变；若高电池芯Dg的当前电量大于等于临界电量，则高支路阻抗Rg逐渐调整至最大阻抗值，记录高支路阻抗Rg的变化值；

步骤S4：将高电池芯Dg的电压与电池芯Dn的电压逐一进行比对，分别得到一电压差值△Un；

步骤S5：基于步骤S1中的容许差值、步骤S3中调整后的高支路阻抗Rg、步骤S4中的电压差值△Un，调整支路阻抗Rn并确定电池芯支路Zn的状态；

步骤S6：基于充电设备的状态、高电池芯支路Zg的状态、电池芯支路Zn的状态选择充电设备进行充电。

2.根据权利要求1所述的一种电池应用管理方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤：

步骤S51：判断电压差值△Un是否在容许差值范围内；

步骤S52：若电压差值△Un在容许差值范围内，则依据高支路阻抗Rg的变化值直接调整对应的支路阻抗Rn；

步骤S53：若电压差值△Un不在容许差值范围内，则依据高支路阻抗Rg的变化值以及一阻抗调节系数Kn来调整支路阻抗Rn。

3.根据权利要求2所述的一种电池应用管理方法，其特征在于，在步骤S53中，阻抗调节系数Kn是由电压差值△Un输入一比例控制器中得到的，电压差值△Un越大，对应的阻抗调节系数Kn越大。

4.根据权利要求3所述的一种电池应用管理方法，其特征在于，所述容许差值的范围为0.15V-0.25V。

5.根据权利要求3所述的一种电池应用管理方法，其特征在于，步骤S6包括如下步骤：

步骤S61：基于高电池芯支路Zg的状态和电池芯支路Zn的状态判断当前电池组所需的充电参数；

步骤S62：基于充电设备的状态确定新能源设备的给电参数；新能源设备包括太阳能设备和风能设备；

步骤S63：判断太阳能设备的给电参数、风能设备的给电参数是否满足充电参数；

若太阳能设备的给电参数满足充电参数，则选择太阳能设备供电；

若风能设备的给电参数满足充电参数，则选择风能设备供电；

若太阳能设备的给电参数、风能的给电参数均不满足充电参数，则选择市电设备供电；

若太阳能设备的给电参数、风能的给电参数均满足充电参数，则选择太阳能设备供电。

6.一种电池应用管理系统，所述电池应用管理系统用于执行如权利要求1-5所述的电池应用管理方法，其特征在于，包括参数设定模块、电池组、充电模块、监测模块、标记模块、调整模块、控制模块；

参数设定模块，用于设定参数；参数包括电池组的临界电量、容许差值、最大阻抗值；

电池组，包括若干个并联的电池芯支路；每个电池芯支路包括一电池芯及一与对应电池芯串接的支路阻抗；

充电模块，包括充电设备，与电池组连接，用于给电池组充电；

监测模块，用于分别确定电池组以及充电设备的状态；

标记模块，根据监测模块监测到的电池组的状态对电池组进行动态的标记；

调整模块，用于分别调整每个电池芯支路的支路阻抗；

控制模块，分别与参数设定模块、电池组、充电模块、监测模块、标记模块、调整模块通信连接。

7.根据权利要求6所述的电池应用管理系统，其特征在于，

充电模块包括充电选择器；充电选择器分别与充电设备连接；充电选择器再通过一主回路与电池组连接；充电选择器选择充电设备，给电池组充电；

充电设备包括太阳能设备、风能设备和市电设备；其中太阳能设备和风能设备为新能源设备；

充电选择器包括比较模块和接收模块；

接收模块接收充电设备的状态以及电池组的状态，并通过比较模块进行比较并从充电设备中选择一个进行充电。

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